Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) 9 класс

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) 9 класс

Автор: Котлярова Светлана Владимировна, учитель труда (технологии) МАОУ г. Нягани «СОШ №1»

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)

— это высокоточное автоматизированное оборудование, работающее по заданной цифровой программе. Такие устройства выполняют операции резки, фрезерования, сверления, гравировки и других видов обработки с минимальным участием оператора.

Станки с ЧПУ уже много лет применяются на предприятиях самых разных отраслей промышленности. Использование компьютеризированного оборудования позволяет значительно увеличить точность и скорость производства, а также снизить вероятность ошибок в процессе работы.

Некоторые виды станков с ЧПУ:

• Фрезерные  — для обработки плоских и объёмных поверхностей, выполнения операций: выборка пазов, фасок, карманов, создание сложных 3D-контуров.

Некоторые виды станков с ЧПУ:

• Токарные  — для работы с коническими и цилиндрическими деталями, придания изделию симметричной формы за счёт вращения заготовки и подачи инструмента.

Некоторые виды станков с ЧПУ:

• Сверлильные  — для создания сквозных и глухих отверстий, рассверливания и нарезания резьбы.

Некоторые виды станков с ЧПУ:

Лазерные  — для быстрого и чистого раскроя листового материала.

Устройство генерирует стабильный луч высокой температуры, который падает на поверхность обрабатываемой заготовки малым световым пятном с высокой концентрацией энергии и выжигает материал. По типу лазерные устройства делятся на оборудование с CO2 излучателем и с оптоволоконным твердотельным иттербиевым излучателем.

Некоторые виды станков с ЧПУ:

• Плазменные станки с программным управлением предназначены для обработки, резки и раскроя деталей из токопроводящих материалов. В отличие от механической обработки, в плазменных устройствах используется термическая резка ионизированным газом. Процесс обработки происходит в несколько этапов:

• Сначала электроду подводят газ, который под действием электрической дуги превращается в плазму.
• Режущий наконечник сужает поток плазмы до оптимальной ширины реза (0,8- 1,5 мм) и направляется к заготовке.
• Из-за высокой температуры начинается процесс выплавления материала из заготовки.

Некоторые виды станков с ЧПУ:

• 5-осевые и многофункциональные  — позволяют обрабатывать заготовку с нескольких сторон без её переустановки, объединяют возможности токарного, фрезерного и сверлильного оборудования.

Процесс создания детали на станке с ЧПУ включает несколько этапов: 

• Создание 3D-модели  — инженер создаёт виртуальную модель будущей детали в специальной программе (САПР).
• Разработка управляющей программы  — созданную 3D-модель загружают в другую программу — САМ-систему. Здесь технолог «учит» станок, как именно делать деталь: выбирает инструменты, задаёт траектории движения, устанавливает скорость вращения шпинделя и подачи. САМ-система автоматически переводит эти указания на понятный станку язык — G-код.
• Загрузка программы в станок  — готовый G-код загружают в контроллер станка с ЧПУ через USB-флешку или по сети.
• Настройка станка  — оператор закрепляет заготовку в станке, устанавливает нужный инструмент и задаёт «нулевые точки» (привязку системы координат станка к заготовке).
• Запуск и обработка  — оператор запускает программу, далее станок работает автоматически: двигатели перемещают шпиндель с инструментом по заданной траектории, слой за слоем снимая материал, пока не получится готовая деталь.

Сферы применения

Станки с ЧПУ используются в разных областях, например:

• Металлообработка  — позволяют выпускать технически сложные детали: компоненты моторов, компрессоров, насосов, шлицевых валов.

Сферы применения

• Здравоохранение.

Любое высокотехнологичное оборудование сферы здравоохранения также требует прецизионной обработки. Костные винты и пластины, хирургические инструменты, держатели, зажимы, импланты из титана, стоматологическое оборудование — все это требует современного подхода в обработке. Современные устройства с CNC способны обрабатывать практически любые материалы, включая титан и керамику.

Сферы применения

Аэрокосмическая промышленность  — на ЧПУ-станках изготавливают элементы двигателей самолётов, корпусов, шасси, изделия со сложной геометрией для космической и авиационной техники.

Сферы применения

• Телекоммуникации  — при помощи автоматизированных установок производят печатные платы, кабели, антенны, электронные и интегральные схемы, различные опоры, стойки, радиотехнику.

Сферы применения

• Автомобилестроение  — при помощи компьютеризированных станков производят различные детали: клапаны, поршни, коробки передач, цилиндры, приводы и другие изделия.

Сферы применения

• Деревообработка  — ЧПУ-станки выполняют шлифовку, резку по дереву, с их помощью формируют выступы, выемки, создают фигурные и рельефные поверхности.

Сферы применения

• Строительство  — станки с ЧПУ позволяют изготавливать крепёжные элементы: гайки, болты, винты, шпильки, а также более крупные детали, например, кровельные, опорные и ограждающие конструкции.

Программное обеспечение

Для управления станками с ЧПУ используется специальное программное обеспечение, например:

• CAM-системы  — преобразуют 3D-модели в инструкции, которые обеспечивают точную обработку деталей на станке.
• Симуляторы и редакторы G-кода  — позволяют проверять созданные управляющие программы на наличие ошибок и тестировать их в виртуальной среде.

Процесс программирования

• Процесс программирования начинается с создания объемной модели детали в специальном программном обеспечении САПР (AutoCAD, Solid, Catia, Компас). После этого требуется сформировать последовательность обработки согласно технологическому процессу. Технолог создает схему движения рабочего инструмента, задает определенные числа и выбирает способ обработки. Весь процесс написания отображается на экране.
• Полученный Cl-файл загружается в станок и обрабатывается встроенным постпроцессором. После обработки создается управляющая программа с сгенерированными командами в виде G-кода. Он называется так, потому что все команды здесь начинаются с буквы G. Числа, следующие за буквами, обозначают действие для станка и контролируют все его движения: перемещают инструмент и заготовку по осям, задают вращение шпинделя.
• Дополнительно в коде могут присутствовать вспомогательные M-коды. Они регулируют режим работы механизмов оборудования. Например, меняют режущие инструменты или отвечают за подачу охлаждающей жидкости в зону обработки. Такой подход позволяет значительно облегчить задачи массового производства деталей: увеличить производительность, снизить количество отходов и повысить качество продукции.

Основные функции станков с ЧПУ

Основные функции станков с ЧПУ включают в себя:

• Автоматическое управление процессом обработки материала. ЧПУ станок позволяет автоматически управлять движением режущего инструмента и обрабатываемого материала, что повышает точность и повторяемость операций.
• Использование различных режущих инструментов. Многофункциональные центры с ПУ могут использовать различные режущие инструменты, такие, как сверла, фрезы, резцы, что позволяет выполнять различные операции обработки материала.
• Мониторинг процесса обработки материала. Станки с CNC могут контролировать процесс обработки материала,  мониторить его параметры и корректировать операции в режиме реального времени.

Особенности станков с ЧПУ

• К особенностям станков с числовым программным управлением можно отнести следующие:
• К особенностям станков с числовым программным управлением можно отнести следующие:

• Быстрая смена инструмента. Большинство современных станков с ПУ оснащены системой автоматической смены режущих инструментов. Оператору не нужно самому менять инструмент и оснастку — за это здесь отвечает компьютерная программа, заложенная в логику работы оборудования.
• Гибкость и возможность быстрой настройки. Станки с ПУ могут быстро переключаться между различными операциями и материалами, что позволяет производить различные виды продукции на одном станке.
• Возможность создания сложных геометрических форм. Оборудование с ПУ позволяет создавать изделия сложных геометрических форм, которые сложно или даже невозможно создать с помощью традиционного оборудования.
• Уменьшение затрат на трудовые ресурсы. Автоматический процесс обработки на станках с ПУ позволяет уменьшить затраты на трудовые ресурсы, так как не требует постоянного присутствия оператора.
• Возможность интеграции с другими системами автоматизации производства. Станки с программным управлением могут быть интегрированы с другими системами автоматизации производства, что позволяет создать единый управляющий центр для производства.

Преимущества станков с ЧПУ

• Современные ЧПУ станки позволяют оптимизировать производство, повысить качество и сократить время изготовления деталей.
• Современные ЧПУ станки позволяют оптимизировать производство, повысить качество и сократить время изготовления деталей.

• Основные плюсы станков с ПУ на производстве:
• Скорость изготовления продукции. При изготовлении деталей на обычном станке оператору необходимо периодически перенастраивать оборудование, делать замеры, тратить время на смену инструмента и оснастки. В современных ЧПУ станках и обрабатывающих центрах все действия объединены в один непрерывный цикл, что существенно снижает время изготовления деталей. Также ЧПУ показывает высокую скорость изготовления в нестандартных условиях. Например, если оператору необходимо изготовить две симметричные детали в зеркальной проекции, то на каждую из них придется потратить уйму времени. На станке с ПУ для этого достаточно нажать одну кнопку.
• Высокая точность обработки деталей. В отличие от обычных станков, которые часто подвержены человеческому фактору, станки ЧПУ не знают ошибок. Они действуют согласно заложенной в них компьютерной программе и раз за разом выдают один и тот же результат. Точность полученных изделий поражает!
• Кроме того, станкам с числовым управлением чужда усталость, отсутствие опыта или смена дня и ночи. Они готовы работать в любое время и в отличие от человека никогда не опаздывают на работу и не уходят в отпуск.
• Сокращение штата. Для обслуживания нескольких станков с ПУ достаточно одного оператора, который будет устанавливать и снимать заготовки и управлять программой.

Мастер ЧПУ что это за должность?

• Оператор станков с числовым управлением — это одна из самых востребованных должностей в сфере промышленности. Что же входит в его обязанности?

• Мастер ЧПУ запускает и контролирует программы, подбирает режущий инструмент, следит за его исправностью и износом. Также в обязанности оператора входит контроль размеров получаемых изделий и корректировка управляющих программ во время обработки.

• В связи с ростом автоматизации всех процессов на производстве, мастер ЧПУ является сегодня важнейшим звеном на большинстве предприятий в сфере машиностроения.

На что способны станки с ЧПУ.

• видео https://vkvideo.ru/video-48265019_456239549

Спасибо за внимание